(57)【要約】【課題】高温による処理においても破壊せず、発熱体素子配置部分で放電が発生し難い基板載置機構およびそのような基板載置機構を用いた基板処理装置を提供すること。【解決手段】チャンバー内でウエハＷを載置するとともにウエハ加熱機能を有するウエハ載置機構は、所定パターンで配置された炭化珪素からなる発熱体素子５４を有する、ウエハを載置する載置台５と、発熱体素子５４に給電するための給電用電極と、所定パターンの発熱体素子５４において、互いに近接している部分の間に設けられた絶縁体からなる仕切り板７３，７４ａ，７４ｂと具備する。【選択図】図３
2007258585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置の処理容器内において基板を載置するとともに基板加熱機能を有する基板載置機構であって、
所定パターンで配置された炭化珪素からなる発熱体素子を有する、基板を載置する載置台と、
前記発熱体素子に給電するための給電用電極と、
前記所定パターンの発熱体素子において、互いに近接している部分の間に設けられた絶縁体からなる仕切り部材と
を具備することを特徴とする基板載置機構。
【請求項２】
基板処理装置の処理容器内において基板を載置するとともに基板加熱機能を有する基板載置機構であって、
基体とその基体上に所定パターンで配置された炭化珪素からなる発熱体素子とを有する、基板を載置する載置台と、
前記チャンバー内で前記載置台を支持する支持部材と、
前記チャンバーの外部から前記支持部材を通って前記発熱体素子に接続され、前記発熱体素子に給電するための給電用電極と、
前記所定パターンの発熱体素子において、互いに近接している部分の間に設けられた絶縁体からなる仕切り部材と
を具備することを特徴とする基板載置機構。
【請求項３】
前記給電用電極は、炭化珪素からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板載置機構。
【請求項４】
前記発熱体素子は、給電経路が異なる複数のゾーンを有しており、これら給電経路が異なるゾーン同士が近接している部分の間に前記仕切り部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板載置機構。
【請求項５】
前記仕切り部材は、前記発熱体素子の同じ給電経路の領域において、電位差の大きい部位同士が近接している部分の間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板載置機構。
【請求項６】
前記載置台は、前記発熱体素子の少なくとも上面を覆うカバーをさらに有し、前記仕切り部材は、前記カバーの裏面側から突出していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板載置機構。
【請求項７】
前記載置台は、前記発熱体素子の下側に設けられた絶縁部材をさらに有し、前記仕切り部材は、前記絶縁部材の上面に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板載置機構。
【請求項８】
基板を収容し、内部が減圧保持されるチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、請求項１から請求項７のいずれかに記載された構成を有する基板載置機構と、
前記チャンバー内で基板に所定の処理を施す処理機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
前記処理機構は、基板に対してプラズマ処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマ処理はマイクロ波プラズマを用いて行うことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置等の基板処理装置において処理容器内で半導体ウエハ等の基板を載置して加熱する基板加熱機能を有する基板載置機構およびそれを用いた基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）に対して、ＣＶＤ成膜処理、酸化処理、窒化処理のような真空処理を施す工程が存在するが、これらを枚葉処理で行う場合、真空保持可能なチャンバー内に基板載置台を設け、その上に被処理基板であるウエハを載置するように構成された基板処理装置を用いる。そして、上記処理に際しては被処理基板であるウエハを所定の温度に加熱する必要があるため、基板載置台に加熱機構を設けてウエハを加熱している。
【０００３】
このような加熱機構を有する基板載置台としては、腐食性のガスに対する耐性が高く、熱効率が高いセラミックヒーターが提案されている（特許文献１等）。このセラミックヒーターは、被処理基板を載置する載置台として機能する窒化アルミニウム焼結体からなる基体の内部に、高融点金属からなる発熱体を埋設した構造を有している。
【０００４】
しかしながら、近時、半導体ウエハ等の被処理基板を８００℃程度の極めて高い温度に保持しつつプラズマ処理を行う処理が要求され、このような過酷な条件では窒化アルミニウム焼結体に熱歪みによる破壊や絶縁破壊が生じやすく適用が困難である。
【０００５】
このような高温でも適用可能な基板載置台として、石英ベース上に炭化珪素焼結体からなる発熱体素子を設けたものが知られている（特許文献２）。これにより上記問題を生じさせずに８００℃程度の高温に被処理基板を加熱することができる。
【０００６】
しかしながら、このような高温を得るためには発熱体素子に極めて大きな電流を流す必要があり、しかも発熱体素子が真空中に保持されているチャンバー内に設けられており、処理の均一性を確保する観点から発熱体素子は密に配置されていることもあって、発熱体素子の配置部分において放電が生じやすいという問題がある。そして、このように発熱体素子に放電が生じると安定した処理が困難となるのみならず、パーティクルの原因となり、コンタミネーションが生じ、清浄な処理を行うことが困難となる。
【特許文献１】特開平７−２７２８３４号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高温による処理においても破壊せず、発熱体素子配置部分で放電が生じ難い基板載置機構およびそのような基板載置機構を用いた基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、基板処理装置の処理容器内において基板を載置するとともに基板加熱機能を有する基板載置機構であって、所定パターンで配置された炭化珪素からなる発熱体素子を有する、基板を載置する載置台と、前記発熱体素子に給電するための給電用端子と、前記所定パターンの発熱体素子において、互いに近接している部分の間に設けられた絶縁体からなる仕切り部材と
を具備することを特徴とする基板載置機構を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点では、基板処理装置の処理容器内において基板を載置するとともに基板加熱機能を有する基板載置機構であって、基体とその基体上に所定パターンで配置された炭化珪素からなる発熱体素子とを有する、基板を載置する載置台と、前記チャンバー内で前記載置台を支持する支持部材と、前記チャンバーの外部から前記支持部材を通って前記発熱体素子に接続され、前記発熱体素子に給電するための給電用端子と、前記所定パターンの発熱体素子において、互いに近接している部分の間に設けられた絶縁体からなる仕切り部材とを具備することを特徴とする基板載置機構を提供する。
【００１０】
上記第１または第２の観点において、前記給電用電極としては、炭化珪素からなるものが好ましい。また、前記発熱体素子は、給電経路が異なる複数のゾーンを有しており、これら給電経路が異なるゾーン同士が近接している部分の間に前記仕切り部材が設けられように構成することができる。さらに、前記仕切り部材は、前記発熱体素子の同じ給電経路の領域において、電位差の大きい部位同士が近接している部分の間に設けられるように構成することができる。さらにまた、前記載置台は、前記発熱体素子の少なくとも上面を覆うカバーをさらに有し、前記仕切り部材は、前記カバーの裏面側から突出している構成とすることができる。さらにまた、前記載置台は、前記発熱体素子の下側に設けられた絶縁部材をさらに有し、前記仕切り部材は、前記絶縁部材の上面に設けられている構成とすることができる。
【００１１】
本発明の第３の観点では、基板を収容し、内部が減圧保持されるチャンバーと、前記チャンバー内に設けられ、上記第１または第２の観点に記載された構成を有する基板載置機構と、前記チャンバー内で基板に所定の処理を施す処理機構とを具備することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１２】
前記処理機構は、基板に対してプラズマ処理を行うものであってよい。また、前記プラズマ処理はマイクロ波プラズマを用いて行うものであってよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、所定パターンの発熱体素子において、互いに近接している部分の間に絶縁体からなる仕切り部材を設けたので、これらの間に異常放電が発生するのを極めて効果的に防止することができる。具体的には、前記発熱体素子が給電経路が異なる複数のゾーンを有しており、これら給電経路が異なるゾーン同士が近接している部分の間に仕切り部材を設けることにより、放電が比較的生じやすい給電経路が異なるゾーン間の放電を有効に防止することができる。また、前記仕切り部材を、前記発熱体素子の同じ給電経路の領域において、電位差の大きい部位同士が近接している部分の間に設けることにより、給電経路が同じであっても比較的放電しやすい部分の放電を有効に防止することができる。このため、放電によりパーティクルの発生を抑制することができ、コンタミネーションの生じない清浄な処理を実現することができる。
【００１４】
また、発熱体素子の少なくとも上面を覆うカバーをさらに有し、仕切り部材をカバーの裏面側から突出するように設けることにより、発熱体素子の上面における放電を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るウエハ載置機構を備えたプラズマ処理装置を示す概略断面図である。このプラズマ処理装置１００は、複数のスロットを有する平面アンテナ、例えばＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna；ラジアルラインスロットアンテナ）にて処理室内にマイクロ波などのマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るプラズマ処理装置として構成されている。
【００１６】
プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、ウエハＷが搬入される接地された略円筒状のチャンバー（処理容器）１を有している。このチャンバー１は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなり、その下部を構成するハウジング部２と、その上に配置されたチャンバーウォール３とで構成されている。また、チャンバー１の上部には、処理空間にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入部３０が開閉可能に設けられている。
【００１７】
ハウジング部２の底壁２ａの略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁２ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出してチャンバー１内部を均一に排気するための排気室１１が連設されている。
【００１８】
ハウジング部２内には被処理基板であるウエハＷを水平に支持するためのウエハ載置機構４が設けられている。このウエハ載置機構４は、ウエハ載置面を有し、後述するように発熱体素子が設けられた載置台５と、排気室１１の底部側から上方に延び載置台５の中央を支持する円筒状の支持部材６とを有している。また、支持部材６の底部は円盤状をなすアルミニウム製のベース２０に支持されており、ベース２０の下には円柱状をなすアルミニウム製の水冷部材２１が取り付けられている。水冷部材２１はアタッチメント２２により排気室１１の側壁に取り付けられている。さらに、載置台５の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング８が設けられている。
【００１９】
ウエハ載置機構４の外周側には、チャンバー１内を均一排気するためのバッフルプレート７が環状に設けられ、このバッフルプレート７は、複数の支柱７ａにより支持されている。なお、チャンバー１の内周に石英からなる円筒状のライナー４２が設けられており、チャンバー構成材料による金属汚染を防止し、クリーンな環境を維持するようになっている。ライナー４２としては、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３等）を適用することもできる。
【００２０】
上記排気室１１の底部には排気口２３が設けられており、この排気口２３には排気管２４を介して高速真空ポンプを含む排気装置２５が接続されている。そしてこの排気装置２５を作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気口２３を介して排気される。これによりチャンバー１内は所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。
【００２１】
チャンバー１の外部にはウエハ載置台５の発熱体素子等に給電するための電源部４３が設けられており、この電源部４３から配線４４を介して発熱体素子等に給電される。電源部４３にはコントローラ４５が接続されており、熱電対につながる信号線４６からの情報に応じて電源部４３からの給電量を制御して載置台５等の温度制御を行うようになっている。また、冷却水供給源４７から配管４８を介して水冷部材２１に冷却水が供給される。
【００２２】
ハウジング部２の側壁には、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口と、この搬入出口を開閉するゲートバルブとが設けられている（いずれも図示せず）。チャンバーウォール３は、その上端部がマイクロ波導入部３０が係合し、その下端部がハウジング２の上端と接合するようになっている。
【００２３】
チャンバーウォール３の上端部には、内周面に沿って複数箇所（例えば３２箇所の）のガス導入口１５ａが均等に設けられており、これらガス導入口１５ａからは、導入路１５ｂが水平に延び、このガス導入路１５ｂは、チャンバーウォール３内で鉛直方向に形成されるガス通路１４と連通している。
【００２４】
ガス通路１４は、ハウジング部２の上部と、チャンバーウォール３の下部との接面部に形成された環状通路１３に接続している。この環状通路１３は、処理空間を囲むように略水平方向に環状に連通している。また、環状通路１３は、ハウジング部２内の任意の箇所（例えば均等な４箇所）に鉛直に形成された通路１２を介してガス供給装置１６と接続されている。
【００２５】
チャンバー１の上部は開口部となっており、この開口部を塞ぐようにマイクロ波導入部３０が気密に配置可能となっている。このマイクロ波導入部３０は、図示しない開閉機構により開閉可能となっている。
【００２６】
マイクロ波導入部３０は、サセプタ５の側から順に、透過板２８、平面アンテナ部材３１、遅波材３３を有している。これらは、シールド部材３４、押えリング３６およびアッパープレート２７によって覆われ、断面視Ｌ字形をした環状の押えリング３５で固定されている。マイクロ波導入部３０が閉じられた状態においては、チャンバー１の上端とアッパープレート２７とがシール部材９ｃによりシールされた状態となるとともに、後述するように透過板２８を介してアッパープレート２７に支持された状態となっている。
【００２７】
透過板２８は、誘電体、例えば石英やＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、サファイヤ、ＳｉＮ等のセラミックスからなり、マイクロ波を透過しチャンバー１内の処理空間に導入するマイクロ波導入窓として機能する。透過板２８の下面（サセプタ５側）は平坦状に限らず、マイクロ波を均一化してプラズマを安定化させるため、例えば凹部や溝を形成してもよい。この透過板２８は、マイクロ波導入部３０の外周下方に環状に配備されたアッパープレート２７の内周面の突部２７ａにより、シール部材２９を介して気密状態で支持されている。したがって、マイクロ波導入部３０が閉じられた状態でチャンバー１内を気密に保持することが可能となる。
【００２８】
平面アンテナ部材３１は、円板状をなしており、透過板２８の上方位置において、シールド部材３４の内周面に係止されている。この平面アンテナ部材３１は、例えば表面が金または銀メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、マイクロ波などの電磁波を放射するための多数のスロット孔３２が所定のパターンで貫通して形成された構成となっている。
【００２９】
スロット孔３２は、例えば長溝状をなし、典型的には隣接するスロット孔３２同士が「Ｔ」字状に配置され、これら複数のスロット孔３２が同心円状に配置されている。スロット孔３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長（λｇ）に応じて決定され、例えばスロット孔３２の間隔は、１／４λｇ、１／２λｇまたはλｇとなるように配置される。また、スロット孔３２は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、スロット孔３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。
【００３０】
遅波材３３は、真空よりも大きい誘電率を有しており、平面アンテナ部材３１の上面に設けられている。この遅波材３３は、例えば、石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により構成されており、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。なお、平面アンテナ部材３１と透過板２８との間、また、遅波材３３と平面アンテナ部材３１との間は、それぞれ密着させても離間させてもよい。
【００３１】
シールド部材３４には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、シールド部材３４、遅波材３３、平面アンテナ部材３１、透過板２８を冷却するようになっている。なお、シールド部材３４は接地されている。
【００３２】
シールド部材３４の上壁の中央には、開口部３４ｂが形成されており、この開口部３４ｂには導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した、例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管３７を介して上記平面アンテナ部材３１へ伝搬されるようになっている。マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。
【００３３】
導波管３７は、上記シールド部材３４の開口部３４ｂから上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在しており、内導体４１は、その下端部において平面アンテナ部材３１の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ部材３１へ放射状に効率よく均一に伝播される。
【００３４】
次に、ウエハ載置機構４について図２の拡大断面図を参照して詳細に説明する。
上述したように、ウエハ載置機構４は、載置台５と、載置台５を支持する円筒状の支持部材６２とを有している。載置台５は、石英からなるベース部材５１の上に、シリコンからなるリフレクタ５２と、石英からなる絶縁板５３と、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる発熱体素子５４とが順次積み重ねられ、さらに透明石英からなるカバー５５がこれらを上から覆うように設けられて構成されている。また、カバー５５のウエハＷの載置面以外の部分および側面にはシリコンからなるリフレクタ５６が設けられている。シリコンは、１．２μｍ以下の波長の光を吸収または反射するので、炭化珪素からなる発熱体素子５４からの熱線がリフレクタ５６により効果的に反射・吸収され、ウエハＷを効率よく加熱することができる。
【００３５】
ベース部材５１は上方に突出する突起部５１ａを有しており、リフレクタ５２は突起部５１ａによりベース部材５１から浮いた状態で配置される。また、絶縁板５３には上下に突起部５３ａを有しており、リフレクタ５２および発熱体素子５４との間に隙間が確保されるようになっている。また、ベース部材５１から上方に突出して内部に穴を有する穴部材５１ｄが設けられている。この穴部材５１ｄ内にはカバー５５の裏面から突出する円柱状の挿入部材５５ａを上から挿入することでリフレクタ５２、絶縁板５３、発熱体素子５４をカバー５５により固定するようになっている。この穴部材５１ｄは１個しか描いていないが実際には複数設けられている。さらに、載置台５においては、載置台５に対して突没自在に設けられたウエハ昇降用のリフタピン５７を有しており、カバー５５は、リフタピン５７に対応する位置に、下方に突出する突出部５５ｃを有しており、この突出部５５ｃに対応してリフタピン挿通孔５１ｃが貫通するように設けられている。このリフタピン５７は１個のみ図示しているが、実際には３つ設けられている。
【００３６】
支持部材６は載置台５と一体に設けられており、載置台５の下部中央から下方に延びる円筒状の部材であり、透明石英で構成されている。また、支持部材６の下端はリング状の取り付け部材２０ａおよびネジ２０ｂによりベース２０に取り付けられている。支持部材６の内部には、鉛直方向に延在するように炭化珪素（ＳｉＣ）からなる棒状をなす４本の給電用電極６１（１本のみ図示）が設けられており、その上端部は発熱体素子５４の端子部に接続されている。この給電用電極６１は石英管６２に挿入されている。また、載置台５の内部の中央上部から支持部材６の内部を鉛直方向に延びるように熱電対６３が設けられている。熱電対６３は石英管６４に挿入されており、この石英管６４の先端は、カバー５５の裏面中央に下方に突出するように設けられた熱電対挿入部５５ｂに挿入されている。
【００３７】
給電用電極６１および熱電対６３はベース２０および水冷部材２１を貫通して下方に延びている。給電用電極６１は水冷部材２１内においてアルミナ部材６５にガイドされている。給電用端子６１およびアルミナ部材６５は図示しないシールリングでシールされている。
【００３８】
水冷部材２１は、その上端部にフランジ２１ａを有しており、このフランジ２１ａにおいてベース２０とねじ止めされている。水冷部材２１の内部には、冷却水が通流する環状の水路２１ｂが形成されている。
【００３９】
次に、上記発熱体素子５４について詳細に説明する。図３は発熱体素子５４の一例を示す平面図である。発熱体素子５４は略円形をなし、分離部６６により半円状をなす第１ゾーン５４ａおよび第２ゾーン５４ｂの２つのゾーンに分離されている。円形の発熱体素子５４の中央部分には、第１ゾーン５４ａの給電端子部６７ａ，６８ａおよび第２ゾーン５４ｂの給電端子部６７ｂ、６８ｂが設けられおり、これら第１ゾーン５４ａ、第２ゾーン５４ｂはそれぞれ独立に給電されるようになっている。また、第１ゾーン５４ａは、分離部６６に直交するように形成された境界部７０ａの両側にそれぞれ第１パターン７１ａおよび第２パターン７２ａを有しており、これらは発熱体素子５４の中央部で連結されている。第２ゾーン５４ｂも分離部６６に直交するように形成された境界部７０ｂの両側にそれぞれ第１パターン７１ｂおよび第２パターン７２ｂを有しており、これらも発熱体素子５４の中央部で連結されている。発熱体素子５４の全体のパターンは迷路状をなし、ＳｉＣ発熱体が密に形成されており、均熱性が高くなるように構成されている。また、隣接する発熱素子５４の間は空間になっている。なお、発熱パターンは、必要な均熱性を考慮して適宜決定されるものであり、所望の均熱性が得られるものであれば特に限定されるものではない。また、隣接する発熱素子５４の間は石英等の絶縁部材が介在されていてもよい。
【００４０】
分離部６６には、発熱体素子５４の互いに近接している第１ゾーン５４ａおよび第２ゾーン５４ｂを仕切る石英製の仕切り板７３が設けられている。この仕切り板７３は、載置台５における図３のＡ−Ａ線に対応する線で切断する断面図である図４に示すようにカバー５５の裏面から突出するように設けられている。この仕切り板７３は、図３に示すように、熱電対挿入部５５ｂを挟んだ両側部分に設けられている。この仕切り板７３の下端はベース部材５１まで達しており、仕切り板７３は第１ゾーン５４ａと第２ゾーン５４ｂの対向面の全体をカバーしている。この仕切り板７３により、第１ゾーン５４ａと第２ゾーン５４ｂとの間の放電をほぼ完全に防止可能となっている。
【００４１】
また、境界部７０ａおよび７０ｂの中央部側の部分には、それぞれ石英からなる仕切り板７４ａおよび７４ｂが設けられている。これら仕切り板７４ａおよび７４ｂは、載置台５における図３のＢ−Ｂ線に対応する線で切断する断面図である図５に示すように、発熱体素子５４の下に設けられた絶縁板５３の上面から突出するように設けられている。このように仕切り板７４ａおよび７４ｂを設けるのは、この部分を挟んで近接する部分の電位差が大きくなり放電が生じやすくなるからである。境界部７０ａおよび７０ｂの外周部側の部分は、これらの両側の電位差が小さいため放電が生じるおそれがほとんどなく仕切り板を設ける必要はない。ただし、より安全性を高めるためにその部分にも仕切り板を設けるようにしてもよい。
【００４２】
次に、このように構成されたプラズマ処理装置１００の動作について説明する。
まず、ウエハＷをチャンバー１内に搬入し、載置台５上に載置する。そして、載置台５の発熱体素子５４に電源部４３から配線４４および給電用電極６１を介して給電し、載置台５上のウエハＷを所定の温度に加熱する。次いで、ガス供給装置１６から、所定のガスを所定の流量でガス導入口１５ａを介してチャンバー１内に導入する。導入ガスとしては、処理に応じて、例えばＡｒ、Ｋｒ、Ｈｅなどの希ガス、例えばＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、ＣＯ２などの酸化ガス、例えばＮ２、ＮＨ３などの窒化ガス等種々のガスを用いることができ、所定のガスを所定の流量でガス導入口１５ａを介してチャンバー１内に導入する。
【００４３】
次に、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波を、マッチング回路３８を経て導波管３７に導き、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０、および同軸導波管３７ａを順次通過させて内導体４１を介して平面アンテナ部材３１に供給し、平面アンテナ部材３１のスロットから透過板２８を介してチャンバー１内に放射させる。そして、このようにしてチャンバー１に放射されたマイクロ波によりチャンバー１内で電磁界が形成され、処理ガスがプラズマ化する。このようにして形成されたマイクロ波プラズマにより、例えば、ＣＶＤ成膜処理、酸化処理、窒化処理等の所定の真空処理を行う。
【００４４】
このプラズマは、マイクロ波が平面アンテナ部材３１の多数のスロット孔３２から放射されることにより、略１×１０１０〜５×１０１２／ｃｍ３の高密度で、かつウエハＷ近傍では、略１．５ｅＶ以下の低電子温度プラズマとなる。したがって、このプラズマをウエハＷに対して作用させることにより、プラズマダメージを抑制した処理が可能になる。
【００４５】
この場合に、発熱体素子５４を構成する材料としてＳｉＣを用いているので、高温でも破壊が生じ難い。また、リフレクタ５２，５６を設けているので、そこで反射した熱線を基板に供給することにより、加熱効率を高くすることができる。
【００４６】
しかし、このような真空中でのプラズマ処理を８００℃程度の高温で行う場合には、発熱体素子５４には極めて大きな電流を流す必要があり、また、発熱体素子５４は均熱性の観点から密に配置されており、チャンバー１内が真空に保持されていることとも相俟って、そのままでは発熱体素子５４の近接している部分の間、典型例として給電経路が異なる第１ゾーン５４ａと第２ゾーン５４ｂとの間で大きな電位差が生じて放電が生じるおそれがある。また、同じゾーン内でも、第１ゾーン５４ａの第１パターン７１ａおよび第２パターン７２ａが互いに近接している部分、および第２ゾーン５４ｂの第１パターン７１ｂおよび第２パターン７２ｂが互いに近接している部分のうち、相対的に電位差が大きい中央部においても、給電経路が異なる第１ゾーン５４ａと第２ゾーン５４ｂとの間ほどではないが、やはり放電が生じるおそれがある。
【００４７】
これに対して、本実施形態においては、絶縁部材である石英からなる仕切り板７３を給電経路が異なる第１ゾーン５４ａと第２ゾーン５４ｂとの間の分離部６６に設け、第１ゾーン５４ａの第１パターン７１ａおよび第２パターン７２ａの間ならびに第２ゾーン５４ｂの第１パターン７１ｂおよび第２パターン７２ｂの間の中央部にそれぞれ仕切り板７４ａおよび７４ｂを設けたので、放電が生じやすい部分が絶縁部材で遮蔽され、発熱体素子５４における放電を極めて有効に防止することができる。これにより、安定した真空処理を行うことができる。
【００４８】
特に、より放電が生じやすい第１ゾーン５４ａと第２ゾーン５４ｂとの間の仕切り板７３をカバー５５の裏面から突出するように設けたので、ウエハＷに影響のある発熱体素子５４の上面における第１ゾーン５４ａと第２ゾーン５４ｂとの間の放電を確実に防止することができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置を例にとって説明したが、例えばリモートプラズマ方式、ＩＣＰ方式、ＥＣＲ方式、表面反射波方式、マグネトロン方式等の他のプラズマ処理装置であってもよいし、プラズマ処理の内容も、特に限定されるものではなく、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、成膜処理、エッチング処理などの種々のプラズマ処理を対象とすることができる。また、プラズマ処理以外の真空処理にも適用することができる。さらにまた、被処理基板についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他の基板を対象にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るウエハ載置機構を備えたプラズマ処理装置を示す概略断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るウエハ載置機構を拡大して示す拡大断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るウエハ載置機構に用いる発熱体素子の構造を示す平面図。
【図４】載置台を図３のＡ−Ａ線に対応する部分で切断して示す断面図。
【図５】載置台を図３のＢ−Ｂ線に対応する部分で切断して示す断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１；チャンバー
２；ハウジング部
３；チャンバーウォール
４；ウエハ載置機構
５；載置台
６；支持部材
１６；ガス供給装置
２４；排気装置
３１；平面アンテナ部材
３９；マイクロ波発生装置
５１；ベース部材
５４；発熱体素子
５４ａ；第１ゾーン
５４ｂ；第２ゾーン
５５ｂ；熱電対挿入部
６１；給電用電極
６３；熱電対
６６；分離部
６７ａ，６７ｂ，６８ａ，６８ｂ；給電端子部
７１ａ，７１ｂ；第１パターン
７２ａ，７２ｂ；第２パターン
７３；仕切り板
７４ａ，７４ｂ；仕切り板
１００；プラズマ処理装置
Ｗ…半導体ウエハ（基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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